第三章++热力学定律+高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

第三章

热力学定律课后习题精讲课件高中物理人教版（2019）选择性必修第三册第一节功

热和内能的变化课后习题精讲1.在图1和图2所示焦耳的两个实验中，各是什么形式的能转化为系统的内能？课本P491.答案

图1的实验中，是重物的重力势能转化为水的内能，图2的实验中，是重物的机械能转化为电能，电能再转化为液体的内能。2.下列事件中，物体的内能怎样改变？（固体和液体的热膨胀很小，可不予考虑）（1）壶里的水被加热而温度升高。（2）一条烧红的铁棒逐渐冷却下来。2.答案：见解析解析：（1）壶里的水被加热，其他物体的内能通过传热将热量传给了壶里的水，所以水的内能增加。（2）烧红的铁棒比周围温度要高，所以要将热量传递给周围环境，而自身的内能减少。第二节热力学第一定律课后习题精讲1.用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900J的功，同时汽缸向外散热210J，汽缸里空气的内能改变了多少？课本P53第三节能量守恒定律课后习题精讲1.下面的设想符合能量守恒定律吗？请简述理由。（1）利用永久磁铁间的作用力，造一台永远转动的机械。（2）造一艘没有动力系统的船在水面上行驶。（3）通过太阳照射飞机，使飞机不带燃料也能飞行。1.答案

见解析解析：（1）不符合能量守恒定律，利用磁场能可能使磁铁所具有的磁场能转化为动能，但由于摩擦力的不可避免性，动能最终转化为内能，使转动停止，所以不可能永远转动。（2）不符合能量守恒定律，船在水面上行驶，一定有其他形式的能转化为动能。而船没有动力系统，没有其他形式的能转化为动能。课本P581.下面的设想符合能量守恒定律吗？请简述理由。（3）通过太阳照射飞机，使飞机不带燃料也能飞行。1.答案

见解析（3）符合能量守恒定律，可利用光能的可转化性和电能的可收集性，使光能转化为飞机的动能，实现飞机不带燃料也能飞行。课本P582.有一个500mL的饮料罐，其标签上注有“180kJ/100mL”的能量参考值。请你估算这瓶饮料的能量相当于一个成年人爬多少层楼所做的功。第四节热力学第二定律课后习题精讲1.汽车行驶时，要消耗汽油。尽量详尽地说明：汽油燃烧时释放的化学能通过哪些途径最终转化成了周围环境的内能。课本P631.答案

见解析解析：汽油燃烧时释放的化学能推动活塞做功的过程中，主要通过三个途径将化学能转化为内能：一是活塞与缸体间有摩擦，克服摩擦力做功，产生热量，缸体温度升高，内能增加，向周围空间散热；二是活塞压缩缸内气体做功，缸内气体温度升高，带动缸体温度升高，由于与周围环境的热交换转化为环境的内能；三是排气冲程中喷出的热气，会带去一部分热量。2.以下哪些现象能够发生、哪些不能发生？能够发生的现象是否违背热力学第二定律？（1）一杯热茶自然放置，茶会自动变得更热。（2）蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能。2.答案见解析解析：（1）不可能。因为是“自动”过程，所以茶变热时的内能增量只能来源于周围环境，即周围环境中的热量会自动地收集到茶中。所以，这是不可能发生的现象。（2）不可能。蒸汽的内能转化为机械能必定需要做功，即热蒸汽推动活塞做功。这一过程中，一方面由于活塞摩擦汽缸而产生热能，另一方面由于热蒸汽与周围环境的温度差，蒸汽机会向周围环境散热。所以，蒸汽机把蒸汽的内能全部转化为机械能是不可能的。2.以下哪些现象能够发生、哪些不能发生？能够发生的现象是否违背热力学第二定律？（3）桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离。（4）电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体。2.答案

（3）可能。泥水变清，泥沙下沉，重心下降，总的重力势能减少，最终转化为内能，不违背热力学第二定律。（4）可能。电冰箱通电后，消耗电能，将箱内低温物体的热量传到箱外不违背热力学第二定律。3.一间密闭的房间里放置了一台电冰箱，为了使房间降温，有人出了一个主意，建议把冰箱接通电源，打开冰箱门，让冰箱的“冷气”进入房间中，房间就变冷了。这种方法可行吗？请说明道理。3.答案见解析解析：这种方法不可行，因为电冰箱的压缩机工作后，冰箱冷冻室的蒸发器温度降低，吸收空气的热量，与此同时，冰箱内部的冷凝器温度升高，将热量传给空气，室内空气的热量只是被冰箱吸收后又被放出，所以室温不会降低。压缩机工作时，反而会将一部分电能转化为内能，故室内温度会有少许升高。章节末复习与提高A组课后习题精讲1.远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃。随着人类文明的进步，出现了“钻木取火”的方法。其中的物理原理是什么？课本P641.答案

见解析解析：“钻木取火”是通过做功的方式改变物体的内能，在此过程中，机械能转化为内能。2.冬天手冷的时候你有什么办法让手暖和起来？举出至少两种方法，并解释其中的物理原理。2.答案

见解析解析：方法一：通过搓手让手暖和起来。原理：搓手的过程属于做功，使手的内能增加，温度升高，所以感觉暖和。方法二：靠近火炉让手暖和起来。原理：靠近火炉的过程中，火炉会对手传热，这种传热是热辐射，通过传热，手的内能增大，温度升高，所以感觉暖和。3.如图，一绝热容器被隔板K隔开成A、B两部分。已知A内有一定量的稀薄气体，B内为真空。抽开隔板K后，A内气体进入B，最终达到平衡状态。分析此过程中气体内能的变化情况。4.一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，若不计气泡内空气分子个数和分子势能的变化，在上浮过程中气泡的内能如何变化，吸热还是放热？5.如图，固定汽缸内由活塞封闭一定质量的气体，开始时活塞处于静止状态，用电热丝对气体加热后活塞向左移动，移动过程中活塞与汽缸的摩擦忽略不计，且气体与外界环境没有热交换。试分析气体内能会如何变化。6.小李想估测燃气灶烧水时的效率。他在开水壶里装了2.5L的水，测得烧水前的水温是15℃，水烧开后便停止加热。烧水前后燃气表的示数如图所示。为了得出燃气灶烧水的效率，他还要知道什么数据？请用字母表示相关数据，指出所用的单位，列出计算效率的表达式。

章节末复习与提高B组课后习题精讲1.根据热力学定律，判断下列说法是否正确，若不正确请说明理由。（1）空调在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量。（2）海水降低温度可以放出大量的热量，科技的不断进步使得人类有可能通过降低海水的温度来发电，从而解决能源短缺的问题。课本P641.答案

见解析解析：（1）正确。空调在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，因为空调在制冷过程中，消耗电能，电能的一部分也转化为内能。（2）正确。利用海水表层和深层温度的差别，也可以发电。1.根据热力学定律，判断下列说法是否正确，若不正确请说明理由。（3）即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可能把燃料产生的内能全部转化为机械能。（4）对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机”。课本P641.答案

见解析解析：（3）正确。根据热力学第二定律，即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可能把燃料产生的内能全部转化为机械能，即第二类永动机不可能制成。（4）错误。对能源的过度消耗将形成能源危机，但自然界的总能量守恒，不会减少。2.装着压缩气体的钢瓶，打开阀门后会听到“哧——”的一声，气体喷到外面。会不会有这样的现象：外面的气体自发地进入钢瓶，使瓶内的压强变大？说出理